田愛軍

中電投新疆能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司烏蘇熱電分公司 新疆烏蘇 833000

摘要：在火力發(fā)電機(jī)組中，熱工保護(hù)系統(tǒng)又是必不可少的重要組成部分。熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性的完善，能夠使火力發(fā)電組的主輔設(shè)備更加安全可靠，因此，提高熱工保護(hù)系統(tǒng)的工作顯得尤為重要，只有對其不斷的研究探索，才能使得整個系統(tǒng)體系更加完備。本文主要梳理作者電廠熱工保護(hù)存在的安全隱患并提出一系列防止保護(hù)誤動、據(jù)動的措施。

關(guān)鍵詞：熱工保護(hù)；可靠性；優(yōu)化方案

引言

在如今的火電廠中，熱工保護(hù)有著極其重要的地位，熱工保護(hù)的主要作用是當(dāng)機(jī)組在啟動和運行過程中發(fā)生危及設(shè)備安全的危險情況時，使其能自動采取保護(hù)或聯(lián)動措施，防止事故擴(kuò)大而保護(hù)機(jī)組設(shè)備的安全。倘若熱工保護(hù)系統(tǒng)不完善，那么在機(jī)組運行過程中，出現(xiàn)一些危險的不確定因素時，機(jī)組則無法正常工作，從而造成不可挽回的損失。

一、熱工保護(hù)系統(tǒng)作用及其意義

1.1發(fā)電機(jī)組及熱工保護(hù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀

熱工保護(hù)是通過分析實際工作中發(fā)生的熱工保護(hù)異常情況，討論熱工保護(hù)系統(tǒng)在實踐中如何正確運行才能提高其可靠性的問題。熱工系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)組工作中出現(xiàn)系統(tǒng)的被動維護(hù)時能夠自主的采取聯(lián)動措施，使得機(jī)器能夠正常的運轉(zhuǎn)下去；而當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)不正常的工作異常時，比如集散控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)不正常時，控制系統(tǒng)能夠及時采取保護(hù)措施，使機(jī)組得到最大限度的保護(hù)，使得財產(chǎn)和工人的人身安全得到最大的保護(hù)。

1.2熱工保護(hù)系統(tǒng)的作用

如今發(fā)電機(jī)組的功率和容量越來越大，越來越多的不可控制因素出現(xiàn)在使用的過程中。而熱工的自動化程度越來越高，尤其是DCS集散控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，發(fā)電機(jī)組的可靠性和安全性都得到了很大的提高。但隨著電工原件的增多使得發(fā)電機(jī)組的容量越來越大，發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)誤動和拒動的幾率也越來越大，而熱工保護(hù)系統(tǒng)則時能夠及時地采取自動保護(hù)或者聯(lián)動，使得機(jī)器正常運轉(zhuǎn)或停止。所以，熱工系統(tǒng)的完善，對于保護(hù)發(fā)電機(jī)組和解決工作中發(fā)電機(jī)組的誤動和拒動問題都有著至關(guān)重要的作用。

二、火電廠330MW機(jī)組熱工保護(hù)可靠性分析及優(yōu)化方案

某發(fā)電廠裝有2*330MW燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組2010年投產(chǎn)，汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，控制系統(tǒng)引用西屋技術(shù)。數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）采用EMERSON公司的OVATION控制系統(tǒng)，汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)（ETS）系統(tǒng)采用施耐德Modicon Quantum PLC，汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)（TSI）采用EPRO公司的MMS6000系列系統(tǒng)。雖然該廠的各項措施在機(jī)組建設(shè)設(shè)計時已經(jīng)較為完善完備，通過認(rèn)真對照“二十五項反措要求”及實際運行過程中出現(xiàn)的問題，該電廠熱工保護(hù)仍出現(xiàn)了一些重大問題，其中部分重要信號、邏輯有時會出現(xiàn)錯誤甚至遺漏，有的已經(jīng)帶來了安全問題，必須進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。

2.1重要信號，邏輯條件及回路排查優(yōu)化過程

為了提高熱工系統(tǒng)設(shè)備的安全性，全面排查設(shè)備質(zhì)量、設(shè)備使用壽命管理、設(shè)備保護(hù)等方面存在的問題和安全隱患。對照《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》，發(fā)現(xiàn)存在的主要問題有DCS保護(hù)邏輯存在缺陷、保護(hù)電源設(shè)計不合理的問題，就地設(shè)備設(shè)計、安裝不合理。所以此次最主要進(jìn)行的是回路排查，元件安裝位置改造，邏輯優(yōu)化。

2.2 潤滑油系統(tǒng)優(yōu)化

該電廠1、2號機(jī)組汽輪機(jī)潤滑油壓低I、低II信號送至機(jī)組DCS系統(tǒng)，通過邏輯判斷后分別聯(lián)鎖啟動交流潤滑油泵和直流潤滑油泵。DCS系統(tǒng)監(jiān)視軸承油總管壓力的壓力開關(guān)測點有2個，取壓位置位于2號機(jī)四瓦的潤滑油進(jìn)油管路上，分別為63/BOP交流油泵啟動試驗油壓力2（10MAV20CP061）和63/EOP直流油泵啟動試驗油壓力2（10MAV20CP062），這兩個測點僅作為監(jiān)視。根據(jù)國家能源局2014年新頒布的“二十五項反事故措施”中，9.4.2條要求“汽輪機(jī)潤滑油壓力低信號應(yīng)直接送入事故潤滑油泵電氣啟動回路，確保在沒有分散控制系統(tǒng)控制的情況下能夠自啟動，保證汽輪機(jī)的安全”。

改造方案：

在2015年1、2號機(jī)組等級檢修期間，加裝潤滑油壓低硬接線聯(lián)鎖啟動直流油泵，1、2號機(jī)組63/EOP直流油泵啟動試驗油壓力2為雙觸點壓力開關(guān)，此開關(guān)一對觸點至DCS報警，取另一對常開觸點，從1、2號機(jī)組12.6米四瓦處敷設(shè)電纜至6.3米主油箱直流油泵控制柜處，接入直流油泵控制柜內(nèi)啟動指令端子，利用直流油泵啟動試驗壓力2開關(guān)上另一對常開觸點實現(xiàn)直流油泵硬接線聯(lián)鎖啟動，避免汽輪機(jī)斷油燒瓦事故，從而保證機(jī)組安全穩(wěn)定運行。

2.3 ETS系統(tǒng)保護(hù)優(yōu)化

上海汽輪機(jī)廠西屋技術(shù) 300MW/600MW 機(jī)組，綜合安全裝置（即機(jī)頭試驗塊）以及潤滑油泵危急油泵試驗臺，做在線試驗時，可能會造成跳機(jī)現(xiàn)象。以潤滑油壓試驗塊為例說明情況

上圖是實驗塊內(nèi)部流程圖，機(jī)組運行時，為了檢查實驗?zāi)K的功能，在線試驗，打開電磁閥 20-1/LBOT，左側(cè)管路中的潤滑油卸掉，油壓降低，壓力開關(guān)63-1/LBO、63-3/LBO 動作，系統(tǒng)收到信號，這是正常的實驗過程。

試驗塊左右進(jìn)油管道都有節(jié)流孔，油路是相互串通的，在節(jié)流孔完好的情況下進(jìn)行試驗，是不存在任何問題的。當(dāng)節(jié)流孔損壞失去節(jié)流作用或節(jié)流效果不好時進(jìn)行試驗，就存在從而造成實驗時跳機(jī)的隱患。

在線試驗就會出現(xiàn)以下情況。當(dāng)電磁閥 20-1/LBOT 動作后，左側(cè)管路中的潤滑油經(jīng)過節(jié)流孔通過右側(cè)卸掉。同理當(dāng)電磁閥 20-2/LBOT 動作后，右側(cè)管道中的潤滑油經(jīng)過節(jié)流孔也通過左側(cè)的管道卸掉。以上任何一種情況發(fā)生都會造成壓力開關(guān)63-1/LBO、63-3/LBO、63-2/LBO、63-4/LBO 都動作，從而引起保護(hù)誤動跳機(jī)。

因為節(jié)流孔在試驗?zāi)K內(nèi)部是一個純機(jī)械裝置，機(jī)組運行時無法對其安全可靠性進(jìn)行監(jiān)測。而機(jī)組主保護(hù)中EH油壓低、真空低、潤滑油壓低（兩套試驗塊）、共有四套實驗?zāi)K。若今后分公司兩臺機(jī)組按照電網(wǎng)安全評估要求，在機(jī)組運行時定期進(jìn)行在線實驗就存在很大的安全隱患。

改造方案：

將實驗?zāi)K左、右管道完全隔離開來，可以解決以上問題，消除隱患。

改進(jìn)后潤滑油壓力試驗塊

這是改進(jìn)后的實驗?zāi)K的內(nèi)部流程圖紙，左右兩個進(jìn)油口分布單獨與母管相連接。母管壓力穩(wěn)定、流量大的特點，使得在線實驗時，左右兩個通道能夠保持相互獨立而不會相互影響。提高了在線試驗的可靠性，也保證機(jī)組運行的可靠性。

這樣的改動適用于潤滑油壓力試驗塊，也適用于EH油、真空實驗快。

2.4 330MW機(jī)組振動保護(hù)邏輯改進(jìn)

該廠1、2號機(jī)組汽輪機(jī)軸承振動保護(hù)邏輯采用任一瓦X或Y向振動達(dá)到高高值（254μm）時機(jī)組跳閘，該保護(hù)邏輯存在著一定的偶然性和危險性，如某單個振動通道因為工況參數(shù)改變（升、降、甩負(fù)荷）等原因，或有不明信號對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，暫時導(dǎo)致測量值升至危險值后觸發(fā)跳閘保護(hù)動作。參照集團(tuán)公司下發(fā)《新建火電機(jī)組熱控系統(tǒng)可靠性管理導(dǎo)則》中的建議對1、2號機(jī)組汽輪機(jī)軸振單點保護(hù)進(jìn)行優(yōu)化。

優(yōu)化方案：

1）取消原有的TSI控制柜振動高高值繼電器輸出至ETS控制柜的接線。

2）相臨任意軸承報警值和本軸承保護(hù)動作值進(jìn)行“與”邏輯判斷。

3）本軸承X（Y）向報警值和本軸承X（Y）向保護(hù)動作值進(jìn)行“與”邏輯判斷。

4）以上兩個條件任意滿足一條，軸承振動保護(hù)動作。

5）保護(hù)出口通過DEH系統(tǒng)的三組繼電器常開接點并聯(lián)輸出至ETS保護(hù)柜內(nèi)原有的軸振保護(hù)接線端子。

6）為了保護(hù)可靠的動作，軸振報警值在邏輯中下調(diào)至100μm。

7）軸振模擬量進(jìn)行品質(zhì)判斷，當(dāng)任意軸振信號為壞點即做報警值處理。

2.5 TSI軸振系統(tǒng)優(yōu)化

該公司1、2號機(jī)組汽輪機(jī)本體軸承振動監(jiān)測，1瓦至6瓦，共計有24套軸承振動監(jiān)測設(shè)備。采用德國EPRO公司生產(chǎn)，型號PR6423/10R-030+CON021的電渦流探頭分別裝于1號、2號、3號4號、5號、6號軸承油檔上。每個軸承油檔上安裝兩只互成90°，垂直于軸承，探頭與水平 方向的夾角為45°，分別測量X、Y方向上的汽輪機(jī)機(jī)軸承振動。

上汽廠引進(jìn)西屋技術(shù)300MW/600MW機(jī)組，#1軸承的軸振探頭安裝在軸承座的油擋上。由于靠近高壓缸端部汽封，受到熱輻射和端部汽封漏汽的影響，探頭容易受到干擾甚至損壞，造成振動測量不準(zhǔn)或無法測量，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運行。

該公司2012年12月，2號機(jī)組1Y振動監(jiān)測探頭發(fā)生測量值跳變，與EPRO公司技術(shù)服務(wù)人員和上汽廠技術(shù)服務(wù)人員現(xiàn)場及實地測試，是由于此處高溫（點溫槍測135度）造成探頭損壞。

改造方案：

將探頭位置移到軸承座內(nèi)部，安裝在前箱內(nèi)#1軸承的油擋上，遠(yuǎn)離高壓缸端部汽封高溫的影響，保證振動測量的可靠和準(zhǔn)確。

安裝位置見下圖：

2.6 DCS、DEH熱控電源系統(tǒng)

該電廠1、2號機(jī)組ETS系統(tǒng)DEH失電保護(hù)采集信號為DEH電源柜后電源切換裝置，此電源切換裝置為二個接觸器通過監(jiān)視繼電器實現(xiàn)切換功能，二個接觸器電源分別取自UPS電源和保安段電源。通過試驗發(fā)現(xiàn)在實際發(fā)生DEH電源切換過程中，由于接觸器的切換時間不合格導(dǎo)致ETS柜內(nèi)DEH失電保護(hù)觸發(fā)。

優(yōu)化方案：將原有監(jiān)視DEH失電保護(hù)的二路信號與DEH控制器自帶的電源監(jiān)視測點做與邏輯判斷，判斷后的信號由DEH輸出至ETS控制系統(tǒng)內(nèi)，此信號為DEH失電保護(hù)，確保此時的系統(tǒng)能夠正常的工作運轉(zhuǎn)，消除其安全隱患。

2.7系統(tǒng)維護(hù)現(xiàn)狀

該電廠控?zé)嵯到y(tǒng)如今經(jīng)過了一系列的排查及后期的優(yōu)化之后，機(jī)組熱工保護(hù)動作的正確性得到進(jìn)一步提高，避免了機(jī)組誤動、據(jù)動風(fēng)險，DCS集散控制系統(tǒng)的可靠性大幅提高，而各裝置之間的磨合程度也都提到了提高，原來存在的機(jī)電組誤動、拒動等問題都已經(jīng)解決。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對機(jī)組的最大保護(hù)，出現(xiàn)的危險信號能夠及時的發(fā)送給員工，給員工足夠的時間進(jìn)行檢修和停止，在機(jī)器不正常運轉(zhuǎn)的情況下，首先能夠有一定的自主判斷意識，確保機(jī)器是否繼續(xù)運轉(zhuǎn)或聯(lián)動。自動化水平和系統(tǒng)整體的安全可靠性都得到了很大的改善。

三、結(jié)論

熱力保護(hù)系統(tǒng)在電機(jī)組中占據(jù)著極其重要的地位，熱力系統(tǒng)的完善使得火電廠的安全性得到了很大的提高，而各工廠應(yīng)該認(rèn)真對照新版“二十五項反措”、“安全性評價”等進(jìn)行全面的排查檢修，對不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的項目一律停止，對超過使用年限的設(shè)備及時地更換更新，對各個裝置包括DCS系統(tǒng)等繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，保證各裝置的順利運行，保證機(jī)組的安全運行，從而保證電力這一能源的穩(wěn)定供應(yīng)。

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上接第273頁

發(fā)電、配電相比較差，這些問題的存在導(dǎo)致了電力設(shè)備的利用率低、輸電能力差等。為了最大限度的解決這些問題，就需要加強(qiáng)對交流電技術(shù)的應(yīng)用。而近年來我國的交流電技術(shù)得到了全面的發(fā)展，并取得了明顯的進(jìn)步，已經(jīng)處于世界先進(jìn)水平。就目前來說交流電技術(shù)主要有固定串補(bǔ)技術(shù)和可控串補(bǔ)技術(shù)等。交流電技術(shù)的靈活使用可以提高電力設(shè)備的工作效率，推動我國智能電網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.4高壓直流輸電技術(shù)的使用

智能電網(wǎng)建設(shè)需要高壓直流輸電技術(shù)的支持，這主要是因為它具有容量大、自動化迅速、智能水平高等特點。高壓直流輸電技術(shù)不僅僅可以用用于輸電系統(tǒng)，同時也有利于配電系統(tǒng)的形成。對于我國來說，高壓直流輸電技術(shù)的研究已經(jīng)相當(dāng)深入，同時也取得了巨大的進(jìn)步，為我國的智能電網(wǎng)建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。

3.5數(shù)字化變電站技術(shù)的應(yīng)用

我國對于數(shù)字化變電站技術(shù)的研究起步較晚，但是它對智能電網(wǎng)的建設(shè)具有十分重要的作用。智能電網(wǎng)的建設(shè)是以電網(wǎng)的數(shù)字化為基礎(chǔ)，然后以電網(wǎng)數(shù)字為依據(jù)，最終可以實現(xiàn)故障自行排除的一個智能化電網(wǎng)系統(tǒng)。一般來說數(shù)字變化站存在三個主要的特點，數(shù)字式互感器、智能高壓電器和智能化的運行管理系統(tǒng)。這些優(yōu)勢的存在使得智能電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)成為可能。

4結(jié)束語

由于智能電網(wǎng)沒有一個確定的概念，需要依靠實際情況給予新的含義。我國的智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)該在吸收國外經(jīng)驗的條件下，結(jié)合本國的實際情況，堅持走中國特色的技術(shù)線路。本文為此闡述了我國智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，其中包含了未來建設(shè)智能電網(wǎng)在其數(shù)字信息化、廣域測量技術(shù)、靈活交流輸電技術(shù)、高壓直流輸電技術(shù)以及數(shù)字化變電站等。希望為建設(shè)符合中國國情的智能電網(wǎng)建設(shè)提供合理化建議。

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